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H鋼とは何か?

工事現場ならよく見るこんな形の鋼材(鉄でできた材料、厳密には鉄ironではなく鋼steel)をご存じでしょうか。



建築学生、建築業界に携わっている方なら毎日見ているかもしれません。専門用語ではH鋼(えっちこう)と呼んでいます。文字通り、ローマ字のH(えいち)の形をしていますね。


H鋼は鉄骨建物で非常に良く用いられる鋼材の1つです。柱や梁のような主架構(1番重要な骨組み、地震に耐える骨組み)で用いられますし、二次部材と呼ばれる地震力を負担しない間柱や耐風梁等、多岐に渡った使い方がされています。


もちろん現在でも用途によっては、I型鋼を用いることもありますが、主流ではありません。

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H鋼の特徴を理解しよう

H鋼が普及した大きな要因は、断面性能と価格の安さ(軽量)のバランスと言えます。それを体現しているのが、まさにHの形です。部材の断面性能を示す、断面二次モーメントIと、部材の重量Wの比率、I/Wを計算します。つまり、I/Wは重さ当たりの断面性能なので、この値が大きければ大きいほど、軽くて強いコストパフォーマンスが高い部材であることがわかります。


H鋼と中身が詰まった鉄の塊で、同じ100x100の断面を比較すると、2倍近くH鋼の方がI/Wが大きく効率的であることがわかっています。


(断面二次モーメント:部材の断面性能を表す指標の1つで、この値が大きければ大きいほど、たわみにくく強い。)


なぜかというと、断面二次モーメントIの式から明らかなように、I=bh^3/12ですから、Iは高さの3乗に比例します。一方、幅は1倍ですので、同じ大きさの断面で考えれば、高さは同じなので、H鋼は幅と、少しの高さ分が断面性能が少なくなるだけで、より軽くなるため効率的になるという理由です。



ちなみに、重量は右の真四角断面の方がH鋼よりも4.6倍程度重くなります。より安く強く作ることが出来るのであればH鋼の使用は必然であったといえますね。


まとめ

今回、改めてH鋼について考えました。意外と奥が深いことがわかりましたね。工事現場などでH鋼が見えたら、今回のことを思い出してみ下さい。


また鉄骨造には、他にも溝形鋼、アングル、角鋼など色々な形状があります。下記の記事を併せて参考してくださいね。

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